ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ ΜΕΤΑΛΛΩΝ

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ ΜΕΤΑΛΛΩΝ Ονοματεπώνυμο:... Ομάδα:... Ημερομηνία:... Εκτέλεση: Βρίσκουμε το αρχείο: ejs Density Lab.jar, στο φάκελο που το έχουμε αποθηκεύσει. Με διπλό κλικ εμφανίζεται η εφαρμογή (πρόκειται για προσομοίωση στη μορφή: Easy Java Simulation). Περιγραφή: Στην αρχική οθόνη (όπου είναι προεπιλεγμένο το μεταλλικοί κύλινδροι ), εμφανίζεται μια ζυγαριά (ζυγός τριπλής φάλαγγας), ένας ογκομετρικός σωλήνας και μια σειρά από 6 μικρούς κύβους διάφορων μετάλλων. Πλησιάζοντας τον δείκτη του ποντικιού στην εικόνα του μεγεθυντικού φακού μπορείτε να διαβάσετε καλύτερα την ένδειξη της στάθμης του νερού. Επίσης πλησιάζοντας τον δείκτη του ποντικιού στην κάτω φάλαγγα της ζυγαριάς, εμφανίζεται μια μεγαλύτερη και πιο ευανάγνωστη κλίμακα για να κάνετε μια πιο ακριβή μέτρηση. Μπορείτε να πιάσετε ένα μεταλλικό κύβο που επιθυμείτε, με αριστερό κλικ πάνω του και κρατώντας πατημένο το πλήκτρο του ποντικιού να το σύρετε είτε πάνω από την ζυγαριά (για να βρείτε τη μάζα του), είτε να το αφήσετε πάνω από τον ογκομετρικό κύλινδρο για να μετρήσετε τον όγκο του (ογκομέτρηση). Με τον ίδιο τρόπο, μπορούμε να βγάλουμε τον κύβο από τον ογκομετρικό κύλινδρο (ή από τη ζυγαριά) και να τον επανατοποθετήσουμε στο ράφι.

2 ΠΕΙΡΑΜΑ ΠΡΩΤΟ A. Επιλέξτε το κύβοι μετάλλων (Σημείωση: ανοίγοντας την εφαρμογή, είναι ήδη προεπιλεγμένο). Πάνω στο ράφι υπάρχουν κύβοι από έξι διαφορετικά μέταλλα με το χημικό συμβολισμό του κάθε μετάλλου. Α1. Συμπληρώστε τα κενά που υπάρχουν παρακάτω δίπλα στο όνομα του κάθε μετάλλου με τα χημικά σύμβολα που αναγράφονται σε κάθε κύβο (βλέπε οθόνη). Είναι γραμμένα με την ίδια σειρά (από αριστερά προς τα δεξιά) που είναι τοποθετημένα στο ράφι. Είναι μια καλή ευκαιρία να μάθετε και τα σύμβολα των έξι διάσημων αυτών μετάλλων. 1. Αργίλιο (αλουμίνιο).. 2. Σίδηρος.. 3. Χαλκός.. 4. Άργυρος 5. Μόλυβδος.. 6. Χρυσός.. Όλοι οι μεταλλικοί κύβοι που βρίσκονται στο ράφι έχουν την ίδια ακμή με μήκος α = 2cm. Α2. Ποιο γνωστό τύπο της γεωμετρίας πρέπει να χρησιμοποιήσετε για να υπολογίσετε τον όγκο των μεταλλικών κύβων; Με χρήση αυτού του τύπου υπολογίστε τον όγκο των κύβων: V = Α3. Μετρήστε τον όγκο σιδερένιου κύβου χρησιμοποιώντας τον ογκομετρικό κύλινδρο. (Ο όγκος θα προκύψει από τη διαφορά δύο ενδείξεων. Μπορείτε να σκεφτείτε γιατί;) αρχικός όγκος νερού : Ένδειξη με τον κύβο βυθισμένο : Όγκος κύβου : V α =. V β =. V= V β - V α =.. Είναι ο όγκος που μετρήσατε ίδιος με αυτόν που υπολογίσατε μέσω του γεωμετρικού τύπου;

3 Επιλέξτε: ΝΑΙ ΟΧΙ Α4. Μετρήστε τη μάζα των κύβων από σίδηρο, από χαλκό και από χρυσό χρησιμοποιώντας τον ζυγό τριπλής φάλαγγας και γράψτε το αποτέλεσμα της μέτρησης στον παρακάτω πίνακα 1 (Στην τάξη θα μάθουμε πως χρησιμοποιούμε το ζυγό) Α5. Μετρήστε με τον ογκομετρικό κύλινδρο τον όγκο και των κύβων και από χαλκό και από χρυσό και γράψτε της μέτρησης στον παρακάτω πίνακα 1 Μέταλλο Al αλουμίνιο ΠΙΝΑΚΑΣ 1 Fe Σίδηρος Cu Χαλκός Μεταλλικοί κύβοι Ag Άργυρος Pb Μόλυβδος Au Χρυσός Μάζα m γραμμάρια g Όγκος V κύβου cm 3 (Σας δίνεται ο πλήρης πίνακας και με τα έξι μέταλλα στη σειρά, ώστε αν θελήσετε να τον συμπληρώσετε και για τα υπόλοιπα μέταλλα, δουλεύοντας στο σπίτι) ΠΕΙΡΑΜΑ ΔΕΥΤΕΡΟ Β. Επιλέξτε το κύλινδροι μετάλλων Κάντε αριστερό κλικ στο μικρό τετραγωνάκι δίπλα στο κύλινδροι μετάλλων Εμφανίζονται λοιπόν έξι κύλινδροι από τα ίδια μέταλλα, όπως ακριβώς και προηγουμένως.. Όλοι οι μεταλλικοί κύλινδροι που βρίσκονται στο ράφι στο ράφι έχουν ακτίνα ίση με 1cm. Β1. Μετρήστε τον όγκο του σιδερένιου κυλίνδρου χρησιμοποιώντας τον ογκομετρικό κύλινδρο. (Θα κάνουμε τα ίδια βήματα όπως προηγουμένως με τους κύβους)

4 αρχικός όγκος νερού : Ένδειξη με τον κύλινδρο βυθισμένο : V α =. V β =. Όγκος κυλίνδρου αλουμινίου : V=V β -V α = Β2. Μετρήστε με τον ογκομετρικό κύλινδρο τον όγκο των κυλίνδρων από χαλκό και από χρυσό και γράψτε το αποτέλεσμα στον παρακάτω πίνακα 2 ΠΙΝΑΚΑΣ 2 Μεταλλικοί κύλινδροι Μέταλλο Al αλουμίνιο Fe Σίδηρος Cu Χαλκός Ag Άργυρος Pb Μόλυβδος Au Χρυσός Μάζα m γραμμάρια g Όγκος V κυλίνδρου cm 3 Β3. Μετρήστε τη μάζα των κυλίνδρων (σιδήρου, χαλκού και χρυσού) χρησιμοποιώντας τον ζυγό τριπλής φάλαγγας και γράψτε το αποτέλεσμα στον παραπάνω πίνακα 2 Βλέποντας τώρα με μια πρώτη ματιά τα δεδομένα του πίνακα 1 και του πίνακα 2, μάλλον είναι δύσκολο να βγάλετε κάποιο συμπέρασμα πχ για τον κύβο από χρυσό και για τον κύλινδρο από το ίδιο μέταλλο. Τι θα γινόταν όμως αν βρίσκατε πόσο ζυγίζει ένα cm 3 του σιδερένιου κύβου και ένα cm 3 του σιδερένιου κύλινδρου; Πως μπορείτε να το βρείτε; Διαιρώντας την μάζα με τον αντίστοιχο όγκο. Το πηλίκο λοιπόν που θα βρείτε τότε το ονομάζουμε πυκνότητα του υλικού (στην περίπτωσή μας του σιδήρου). Βρείτε λοιπόν τις πυκνότητες και των δύο άλλων μετάλλων για τα οποία πήρατε προηγουμένως μετρήσεις. Επιστρέφοντας λοιπόν στους πίνακες 1 και 2 συμπληρώστε την τελευταία σειρά με τις πυκνότητες των μετάλλων που υπολογίσατε).

5 Κανονικά πρέπει να βρείτε την ίδια τιμή για τον κύβο και τον κύλινδρο από το ίδιο υλικό. Πάντως μια (πιθανή) μικρή διαφορά μπορεί να εξηγηθεί μέσα από τα σφάλματα μέτρησης (τα οποία πάντοτε εμφανίζονται στις πειραματικές μας μετρήσεις). Σε περίπτωση λοιπόν που βρήκατε δύο διαφορετικές τιμές (που διαφέρουν λίγο μεταξύ τους πχ 7,7 gr/cm 3 και 7,9 gr/cm 3 για τον σίδηρο) μια καλή ιδέα είναι να χρησιμοποιήσετε το μέσο όρο. Γράψτε λοιπόν τις πυκνότητες των μετάλλων που μετρήσατε: KYBOI Πυκνότητα Σιδήρου: ρ Fe =... Πυκνότητα Χαλκού: ρ Cu =... Πυκνότητα Χρυσού: ρ Au =... ΚΥΛΙΝΔΡΟΙ Πυκνότητα Σιδήρου: ρ Fe =... Πυκνότητα Χαλκού: ρ Cu =... Πυκνότητα Χρυσού: ρ Au =... ΜΕΣΟΣ ΟΡΟΣ Πυκνότητα Σιδήρου: ρ Fe =... Πυκνότητα Χαλκού: ρ Cu =... Πυκνότητα Χρυσού: ρ Au =... Ας υποθέσουμε τώρα ότι μας δίνει κάποιος ένα αγαλματίδιο και ισχυρίζεται ότι αποτελείται από ατόφιο χρυσάφι. Μπορούμε να διαπιστώσουμε αν λέει αλήθεια; Λοιπόν θα μετρήσουμε την πυκνότητα

6 του αγαλματίδιου και θα τη συγκρίνουμε με αυτή του χρυσού που βρήκαμε προηγουμένως: Γ. Επιλέξτε το μεταλλικά αντικείμενα Το τρίτο αγαλματίδιο μοιάζει να είναι από χρυσό. Είναι όμως από ατόφιο χρυσάφι; Βρείτε την πυκνότητα του αγαλματίδιου. Συγκρίνατε την τιμή που βρήκατε με την πυκνότητα του χρυσού που βρήκατε προηγουμένως. Τι παρατηρείτε; Είναι το αγαλματίδιο από ατόφιο χρυσάφι; ΝΑΙ ΟΧΙ ΑΘΗΝΑ, ΝΟΕΜΒΡΗΣ 2011 ΦΙΟΡΕΝΤΙΝΟΣ ΓΙΑΝΝΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ MSC. ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ